Hendrik Vandenbruaene Volkssterrenwacht Beisbroek 16 dec 2009

Transcriptie

1 Hendrik Vandenbruaene Volkssterrenwacht Beisbroek 16 dec 2009

2 Overzicht Inleiding Klassen variabelen Pulserende Cataclysmische Bedekkingsveranderlijken Waarnemen Visueel CCD Organisaties

3 Inleiding Variabele sterren : Lichtkracht verandert in functie van de tijd Beetje historie 1 e var ster : Omicron Ceti MIRA David Fabricius 1596 nova? 1638, Johannes Holwarda, Friesland Algol : 1669, Geminiano Monanari John Goodricke 1784, verklaring. Later ook Delta Cep ontdekt (1786) Chi Cyg : 1686 Jaren 1850 : Fotografie razendsnel tempo Momenteel : grootte-orde in melkweg, extra galactisch, mogelijke kandidaten General Catalogue of Variable Stars Robot surveys + datamining projecten Link astrofysica, evolutie sterren In prinicpe alle sterren variabel ergens in levenscyclus bvb zon 0.1% in 11 jarige cyclus

4 Naamgeving Bayer 1603 Uranometria : grieks alfabet en hoofdletters tot Q Friedrich Argelander (bvb Bonner Durchmusterung ) 1 e serie : R tot en met Z + sterrenbeeld bvb R Trianguli, Z Andromedae 2 e serie : RR RZ, SS SZ, ZZ bvb RR Lyrae, RZ Cas Verder >334: V335 en verder in volgorde van ontdekking

5

6 1. Pulserende sterren Pulserende reuzensterren : Tijdens reuzenstadium enkele instabiliteitszones grootte en lichtkracht variëren periodiek Kortperiodieke - Cepheiden, W Virginis, RR Lyrae sterren : Gele reuzensterren Pulsaties grootte orde dagen Langperiodieke - Mira-sterren : Koele rode reuzen die vrij langzaam pulseren Grootte orde periode 1 jaar - Semiregelmatige sterren : Reuzensterren, superreuzensterren

7 Cepheiden Delta Cephei Regelmatig patroon helderheisvariaties Mag in dagen Blote oogwaarnemingen 3,2 3,4 fasediagram Delta Cep (Hvdbruaene) magnitude 3,6 3,8 4,0 4,2 4,4 0,00 1,00 2,00 3,00 4,00 5,00 6,00 fase

8 Mechanisme fluctuaties Fluctuaties : pulsaties van de ster Onder invloed van dubbel geïoniseerd Helium Verhindert energiedoorstroom niet transparant Druk en temperatuur stijgen wordt groter en helderder Koelt af Helium uit ionisatie krimpen Eddington valve mechanism Kappa mechanism Fluctuatie grootte-orde dagen tot maanden afhankelijk van de massa van de ster Lichtere sterren sneller Zwaardere sterren trager RR Lyr < 1 dag Gebeurt bij zware sterren wanneer ze richting rode reuzen evolueren

9

10 2 klassen Cepheiden : afhankelijk van Populatie I of II (Zwicky 1952) Metaalgehalte : PopII minder oudere sterren Metalen beïnvloeden verduisteringsmechanisme

11 Cepheiden : afstandsindicator Periode lichtkracht relatie (org Henrietta Leavitt, 1912) M typei = 2.76*(log P 1) 4.16 en d m M = 5log met d in pc 10 met P in dagen TypeII = 4x zwakker dan TypeI RR Lyr : M +0.5

12 Mira sterren Rode reuzen die pulseren Typisch Periode >100dagen, variatie > 1 mag Max 2 Msol maar >1000 Lsol! Koel 3500 K Mechanisme niet 100% duidelijk maar met Koolstof of TiO2 Op einde van sterleven AGB (Asymptotic Giant Branch) Na heliumflash : zeer onstabiel thermische pulsen H schil verbranding He-schil verbranding Massaverlies enveloppe rond ster Meestal niet meer cirkelsymmetrisch! uitstoot

13

14 Voorbeelden : Chi Cyg 2480 waarnemingen 68 personen

15 Mira Recente opnames Super grote reuzen ster Niet cirkelsymmetrisch Stroom massaverlies

16 Betelgeuze Semiregelmatige superreus

17 2. Cataclysmische sterren

18 2. Cataclysmische sterren Supernovae Novae Dwergnovae Z-And, Symbiotische sterren R Corona Borealis sterren

19 Supernovae : overzicht

20 Voorbeeld SN1993J SN in M81, 28 mar 93 voorjaar/zomer 1993 Was 2 e helderste supernova 20 e eeuw (na 1987A) Oorspr Type II Type Ib : geklasseerd als Type IIb

21 Novae Ster die plots helderder wordt (factor 10000) Nauwe dubbelsterren Witte dwerg Hoofdreeksster of reus Continu massaoverdracht accretieschijf Druk en temperatuur stijgen Bepaald moment kernreactie helium, koolstof, zuurstof, Opflakkering : std Mag -8.8 en -7.5 (std. Lichtmaat) Zeldzame gevallen recurrent (RS Oph, T CrB) zeer lange periodes yr per jaar in melkweg - +/- 10 zichtbaar RS Oph

22

23 Voorbeeld : N Vul 07 V458 Vul Zomer 2007 Enkele humps in lichtcurve kort na de nova

24 Momenteel : nova in Eridanus Niet al te ver van Rigel 25 Nov Japan, mag 8.1 Ondertussen zwakker dan mag 9

25 Dwergnovae U Gem, SS Cyg Nauwe dubbelsterren : witte en rode dwerg Accretieschijf rond witte dwerg Bvb U Gem : 4.5 hr, SS Cyg 6.5hr Instabiliteiten in schijf Temperatuur stijgt viscositeit verandert Materiaal op witte dwerg uitbarsting (100x zwakker dan nova) Periode onregelmatig (dagen tot decades) Helderheidstijging per systeem min of meer vast Bep gevallen : superhumps Na uitbarsting variaties met rotatiesnelheid syst.

26 Voorbeeld : SS Cyg 1896 ontdekt +/- 800 outbursts waargenomen Mag , uitbarstingen 4 à 10 wk, duur 1 à 2 wk Korte (<12d) en Lange (>12d) Dubbelstersysteem rode & witte dwerg, extreem dicht (6.5h rotatie, km!)

27 Z And, Symbiotische ster Nauwe dubbelsterren Hete ster (bvb witte dwerg), reuzenster, gas-enveloppe Interacties tussen componenten mag schommelingen, uitbarstingen e.d R Aqr

28 R Corona Borealis Koolstofrijke stofwolken worden gevormd en verduisteren de ster Dit op onregelmatige wijze, onregelmatige periode Waarom, hoe, wat????

29 3. Bedekkingsveranderlijken

30 3. Bedekkingsveranderlijken Dubbelstersystemen waarbij 2 nd component voor primaire component komt specifiek helderheidspatroon Soorten : EA : Algoltypes EB : Beta Lyrae types EW : W UMA types (opm : ook exoplaneten in transit geven gelijkaardige fenomenen)

31 Types EA : bvb Algol, RZ Cas Periodes constante helderheid in curve EB : Beta Lyrae Continu veranderende helderheidsverloop Sterren bijna in contact massa-overdracht EW : W UMa Sterren in contact, continu verandering in helderheid Korte periode < 1dag

32 Diameterbepaling Uit lichtcurve : t t 4 3 t P t P 1 2 D + d = 2πR D d = 2πR 2 vergelijkingen 3 onbekenden (D, d en R) d/d te bepalen Bvb uit eigen waarnemingen Algol : T4-T1 = 451 min Uit helderheidsverschillen Delta m : primair en secundair Geometrie bedekkingen sterren I pr = 10 T3-T2 = 27 min D/d = 1.13 (lit D/d = 1.16) Dus sterren bijna even groot! 0.4 m pr d 2 I (1 pr D = 1 I sec en sec Bvb Algol : delta m prim = 1.27 I sec ) = m delta m sec = 0.06 D/d = 1.17 I sec

33 fasediagram Beta Lyrae (Hvdbruaene) Voorbeelden Beta Lyrae (Shelyak) Blote oogwaarnemingen 2006 Eps Aurigae magnitude Zeer lange periode, 27 jaar, mag Momenteel dalende tak eclips Op te volgen : fenomenen rond mid eclips 3,0 3,2 3,4 3,6 3,8 4,0 4,2 4,4 0,00 2,00 4,00 6,00 8,00 10,00 12,00 fase

34 RZ Cas, waarnemingen RZ Cas, 7 nov 2009, Tielt Hvdbruaene magnitude tijd (UT) Periode : nov 2009 (Hvdb) : (prelim) 1989 (JVS Quasar) : (Lit Burnham) : Massa-overdracht in systeem

35 Waarnemen : visueel Waarnemingsprogramma Trage sterren : max 1x per week Onregelmatige : frequenter Eclipsen e.d. : min Verrekijker, Telescoop Kan zeer basic zijn AAVSO kaartje Kiezen a.f.v. helderheid, beeldveld Sterhoppen vanuit Atlas Ster precies localiseren

36 Mag 5.2 Ster + vergelijkingsterren localiseren Mag 6.1 Helderheid schatten via interpolatie 1 ster uitzoeken beetje zwakker 1 ster uitzoeken beetje helderder Variabele inschatten op schaal van 10 stappen Mag 6.5 Nauwkeurigheid : 0.1 à 0.3 mag Datum, Tijd (UT), magnitude en magnitude vergelijkingssterren noteren

37 CCD-fotometrie Hogere nauwkeurigheid dan visueel Bvb detectie extoplaneten : enkele honderdsten delta-mag Maar typisch bij start leercurve rond 0.1 mag Vergelijken met referentiesterren V-filter om visueel te calibreren Opgelet calibratie Darks Flats (om helderheidsverschillen binnen beeldveld weg te werken) Lineair gebied CCD Minima eclipsveranderlijken : timing van belang minder absolute calibratie

38 Organisaties VVS Werkgroep veranderlijke sterren Werkgroepleider Hubert Hautecleir Website Excel software opmaken rapporten doorgeven in dbase ook dbase AAVSO

39 Organisaties AAVSO American Association of Variable Star Observers Wereldwijde referentie Dbase, kaarten, rapporten Pro-Am VSX database

40